自然保護センターは、タンチョウの種の保存の観点から、北海道系の生息域外保全措置、並びに各地へのジーンバンクとしての役割を担うため、日本固有とされている北海道系と中国大陸系の飼育数を維持し、両系統の種の保存に資することを目的としており、北海道系と大陸系の二系統のタンチョウを飼育し、更に、系統によるタンチョウの性質の違いを調べている。また、北海道系と中国大陸系の合いの子も飼育されており、この特質などの違いを調べてもいる。
自然保護センターは日本で2例目のタンチョウ雛への「コスチューム飼育」を2001年から実践した。コスチューム飼育などについて、岡山県は「先駆的な飼育技術」と紹介している。タンチョウのコスチューム飼育とは、ヒナに接する飼育係が親鳥を模した格好をし、ヒナを人工飼育することである。職員はコスチューム姿で、ヒナの歩行訓練を日の出から日没まで毎日行うこともある。
1991年11月1日の自然保護センター開所に合わせて、手狭になった後楽園より9羽のタンチョウをセンターに移動させ、飼育が始まる。増殖に取り組み、10年間に人工ふ化で20羽、自然ふ化で25羽繁殖させた。1992年5月、人工受精で「ケンタ」が誕生する。1993年4月20日、ケンタ、チヅルの2羽が帰巣目的の飛翔訓練の最中に、センターを飛び出し付近に“外泊”する。これをきっかけに、主任研究員の井口萬喜男（いのくちまきお）は他の飼育施設から意見を聴き、そして、野生復帰を視野に入れ、タンチョウを野外に放鳥しての調査（野外行動調査）を1994年から行い、1998年以後には1年間の放鳥調査も行う。飼育技術に目覚ましい成果を上げ、岡山県は「センターの研究成果は研究者の間で高く評価」されていると紹介。2002年に岡山県が「タンチョウ将来構想」を発表し、野生復帰させる生息地（の候補）を策定したが、それに伴い、その候補地での野外飼育を目指した行動調査を行う。
「虫の原っぱ」は、里山環境の中にある原っぱであり、草原の昆虫や小魚、水生昆虫が観察できるエリアである。様々な昆虫が生息できるように草丈の異なる草原や池が配置された。このエリアにはキチョウ、オニヤンマ、メダカ他の生き物が観察できる。「昆虫の森」は、森林性昆虫のエリアとされ、昆虫が生息できるような森を造ったり、樹液の出る木を植えており、主にクワガタムシやカブトムシ他の生き物が観察できる。また、森には数多くの野鳥も集まる。「自然観察の森」や「野鳥の森」は、森林の成り立ちや変遷への理解（自然学習）と、野鳥が観察できるエリアとされ、「野鳥観察の森」ではコゲラ、カケス他の生き物が観察できる。「野草園」や「水生植物園」は、野草や水生植物を育てるエリアとされる。センター棟の北側にある「野草園」では田んぼとその周辺の生き物が観察でき、センター棟の南側にある「水生植物園」ではカキツバタ、ショウブが植えられ、スジエビ、モツゴ、クサガメ他が観察できる。エントランス広場からセンター棟への間にある「水鳥観察小屋」はカワセミやカイツブリ、カモ類他が見られる場所である。
原作に引き続き厳密な時代考証が貫かれており、明白に冗談とわかるような現代の事物（五百円硬貨、テレビ等）の登場は許されるが、安土桃山期以降の物品を出すのは厳禁となっている。誤って江戸期の物品（寛永通宝等）を描いたために原作者の要請で修正を行った回があるほど。最初期の放映分では、戦国時代の設定から戦死者の描写などがあり批判を受け、以後かかる描写はなくなった（第1期の再放送についてもその描写のある話のみ飛ばして放送し、放送されなかった）。封印作品も幾つか存在し、初期には人身売買やどもり等を取り扱った話が放送されていたが、何れも再放送・DVD収録はなされていない。第11期（2003年） - 第12期（2004年）にかけて、オープニング後30秒程度、ヘムヘムによるショートコントが放送されていた（本編とのストーリー上の関連性はない）。30分番組時代（第一期）は、一回の放送につき、一話をそれぞれサブタイトルの異なるAパート・Bパートに分けて放送した。A・Bパートはいずれも一話完結式の場合もあれば、前後編に分かれた続き物の場合もある。A・Bパートの間にはアイキャッチ映像が流れていた（後述）。また、本放送後に特典コーナーや『忍たま補習授業』や絵描き歌等のおまけ映像が放送されていた。次回予告も存在し、予告は乱太郎が担当、BGMには『勇気100%』のインストゥルメンタルが使われていた。1994年からは一回一話10分の放送となっている。アニメオリジナルの話の場合、基本的には1話完結だが、原作に沿った話だと続き物になる場合が多い。また、続き物となった場合でも、前回のあらすじを振り返るシーン等は導入されない（ただし、登場人物がこれまでの展開や主要人物の名前等を簡潔におさらいするかのような発言をする事はある）。現在のエンディングでは、全国の視聴者による忍たまのイラストを（8期は4枚、9期 - 13期は3枚、14期以降は2枚。）紹介しているが、25期を除く金曜日のみ（8期・9期の金曜日はイラスト1枚紹介後、10期・11期は木曜日）、イラストを送る際の宛先を紹介している。エンドクレジットは、左上にタイトルロゴ、右下に「おわり/NHK」（2004年までは「つづく 制作・著作/NHK」）と表記。背景は第25期までグリーンバック（このエンドクレジットは同じくNHKで製作されたアニメ、おばけのホーリー、はりもぐハーリーも同じ形式のものを使用していた）だったが、第26期からは眠っているヘムヘムが描かれるようになり、背景も手裏剣をあしらったポップなデザインへ一新された。